JPH05815B2 - - Google Patents
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- JPH05815B2 JPH05815B2 JP57039041A JP3904182A JPH05815B2 JP H05815 B2 JPH05815 B2 JP H05815B2 JP 57039041 A JP57039041 A JP 57039041A JP 3904182 A JP3904182 A JP 3904182A JP H05815 B2 JPH05815 B2 JP H05815B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
- H01J61/06—Main electrodes
- H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
- H01J61/0735—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the material of the electrode
Landscapes
- Discharge Lamp (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
本発明はメタルハライドランプに係り、特に光
束維持率の改善に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 電極を備えた透光性石英発光管内に、水銀と始
動用希ガスおよび金属ハロゲン化物を封入した、
いわゆるメタルハライドランプは高効率、高演色
性であるため広く実用に供されている。メタルハ
ライドランプの中でも発光金属としてスカンジウ
ムハロゲン化物、すなわちScI3を主封入物とした
もの、たとえばScI3＋NaIを封入物としたランプ
は、400W入力タイプで100lm／ｗの効率が得ら
れ、平均演色評価数Raも70程度できわめて高演
色性であり、しかも光色のばらつきも少ないなど
の優れた性能を有するため、メタルハライドラン
プの主流を占めつつある。しかしながらメタルハ
ライドランプは発光金属として反応性の高い金属
ハロゲン化物を封入していることから、高圧水銀
灯や高圧ナトリウムランプに比べて光束維持率が
低いという問題がある。メタルハライドランプの
中でも特に上記スカンジウムハロゲン化物、たと
えばScI3を用いたものは、ScI3の反応性がきわめ
て強いことから光束維持率の点では低レベルにあ
る。 また、メタルハライドランプは高圧水銀灯に比
べて始動性に劣り、ナトリウム、タリウム、イン
ジウムなどのハロゲン化物、たとえばNaI−TlI
−InI等を発光金属として使用したメタルハライ
ドランプでは、電極エミツタ−として酸化トリウ
ム（ThO2）を電極に塗布し、ThO2のエミツシ
ヨン効果により始動性を高める工夫がなされてい
る。しかしながら、スカンジウムのハロゲン化物
を用いたメタルハライドランプの電極にThO2を
塗布して使用すると、 3ThO2＋4ScI3→2Sc2O3＋3ThI4 の反応が発生し、ThO2が消費されるとともに、
ScI3も酸化物（Sc2O3）となつて発光に寄与しな
くなり、高効率で長寿命のランプを指向すること
が不可能となつてしまう。したがつてスカンジウ
ムを発光金属として用いるメタルハライドランプ
は、高効率で長寿命を指向する時ThO2を電極に
塗布して使用できないものであり、ThO2に代つ
て、ScI3と反応しないSc2O3をエミツタとして使
用している。ところがSc2O3は仕事函数が約4eV
程度と高いのでエミツシヨン性能が充分でなく、
始動性の改善には大して効果的でない。このため
電極をタングステンとThO2の混合物、つまりト
リウムタングステンで構成することによりThO2
のScI3との反応を防止しThO2の消費を防止する
などの手段が採用されている。 ところが、ScI3を主成分として発光管内に封入
した場合、高効率を得て光色のばらつきを抑止す
るため、最冷部温度を規制してScI3の蒸発を促す
ことが重要となるから、電極構造としては、単コ
イル、複巻コイルもしくは２重コイル等からなる
電極コイル部と、この電極コイル部から先端が放
電空間側（対向電極側）に向つて突出する電極軸
とで構成し、電極軸の該突出先端にアーク輝点を
発生させるようにしている。このような電極を使
用し、かつScI3を封入したランプで前述のごとき
光束維持率が悪化するのは、次のような現象が生
じることが推察される。すなわち発光管を構成す
る石英（SiO2）とScI3は、 4ScI3＋3SiO2→3SiI4＋2ScO3 を生じる。SiI4が生じると、これは電極先端へ移
行し、これが電極のタングステン（Ｗ）との間
で、ＷとSiの低融点合金を形成し、この合金は低
融点であるゆえアークにより電極先端から飛散し
て発光管管壁に付着し、これが黒化することによ
り可視光を吸収して光束を低下させる。また、上
記ＷとSiの反応および飛散のため、電極先端の形
状が侵蝕変形され、アーク輝点の不安定を招く原
因にもなつている。 〔発明の目的〕 本発明はこのような事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、始動性を低下さ
せることなく黒化現象の防止、つまり光束維持率
を改善したメタルハライドランプを提供しようと
するものである。 〔発明の概要〕 すなわち本発明者等は種々の実験、検討の結
果、電極コイル部に酸化スカンジウム（Sc2O3）
を塗布しておくと、定常点灯中に次第に電極軸の
先端部にSc2O3の薄い膜が形状され、このSc2O3
薄膜がタングステン（Ｗ）とケイ素（Si）との反
応を防止する効果があることを見い出した。しか
しながらこの場合、電極軸のタングステン中に
ThO2が過剰に存在していると上記ＷとSiの反応
を防止する効果がないことを認めた。そこで本発
明者らは、ThO2の含有量を規制すれば電極先端
の変形と発光管の黒化を同時に防止することを見
い出し、このことにより光束維持率の大幅な改善
を可能にすることをつきとめた。 〔発明の実施例〕 以下本発明の一実施例を図面にもとづき説明す
る。 図面はScI3を封入する代表的メタルハライドラ
ンプにつき、ScI3とNaIを封入した400W形ラン
プを示す。石英ガラスからなる発光管１内には一
対の主電極２ａ，２ｂおよび一方の主電極２ａに
近接して始動用補助電極３を設けてある。発光管
１は内径20mmであり、電極間距離を42mmとし、こ
の発光管１内には水銀70mg、アルゴンガスを
50TorrおよびScI3５mg、NaI25mgを封入してあ
る。 補助電極３は始動用補助抵抗４に接続されてい
る。５はパルス発生装置としての点灯管であり、
常閉型バイメタルスイツチ６および限流抵抗７と
ともに直列回路を構成している。この直列回路は
第２図に示される通り、発光管１に対して並列に
接続され、上記補助抵抗４は点灯管５とバイメタ
ルスイツチ６との接続点に接続されている。この
ような点灯始動回路は発光管１とともに外管８内
に収容され、水銀灯用安定器９を通じて電源に接
続されるようになつている。 したがつてこのような始動回路であれば、始動
時にバイメタルスイツチ６が閉じられているの
で、点灯管５には安定器９からの二次電圧が印加
され、この点灯管５が開閉される。点灯管５の作
用によりパルス電圧が発生され、このパルス電圧
は一方の主電極２ａと補助電極３との間にアーク
放電を発生させ、かつ主電極２ａ，２ｂ間のアー
ク放電を生起させる。したがつて点灯がなされる
ものである。 しかして主電極２ａ，２ｂは第３図のように構
成されている。つまり１０はタングステンコイル
からなる電極コイルであり、電極軸１１の囲りに
取り付けられている。電極コイル１０の外表面に
は酸化スカンジウム（ScO3）が塗布されている。
電極軸１１の先端は電極コイル１０から対向電極
に向つて突出されている。なお電極軸１１の線径
は0.7mm、電極コイル１０のコイル素線の径は0.5
mm、電極コイル１０から電極軸１１の突出する量
は2.0mmであり、電極コイル１０は二層コイルを
なしている。電極軸１１はタングステンＷに、酸
化トリウム（ThO2）を0.1〜0.5重量％の割合で
混合した、いわゆるトリウムタングステンによつ
て構成されている。 ところで、上記ThO2の含有量を種々変えて寿
命特性試験を行なつたところ下表のごとき結果を
得た。下表は点灯3000時間後における光束維持率
および電極変形具合を調べたものである。
束維持率の改善に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 電極を備えた透光性石英発光管内に、水銀と始
動用希ガスおよび金属ハロゲン化物を封入した、
いわゆるメタルハライドランプは高効率、高演色
性であるため広く実用に供されている。メタルハ
ライドランプの中でも発光金属としてスカンジウ
ムハロゲン化物、すなわちScI3を主封入物とした
もの、たとえばScI3＋NaIを封入物としたランプ
は、400W入力タイプで100lm／ｗの効率が得ら
れ、平均演色評価数Raも70程度できわめて高演
色性であり、しかも光色のばらつきも少ないなど
の優れた性能を有するため、メタルハライドラン
プの主流を占めつつある。しかしながらメタルハ
ライドランプは発光金属として反応性の高い金属
ハロゲン化物を封入していることから、高圧水銀
灯や高圧ナトリウムランプに比べて光束維持率が
低いという問題がある。メタルハライドランプの
中でも特に上記スカンジウムハロゲン化物、たと
えばScI3を用いたものは、ScI3の反応性がきわめ
て強いことから光束維持率の点では低レベルにあ
る。 また、メタルハライドランプは高圧水銀灯に比
べて始動性に劣り、ナトリウム、タリウム、イン
ジウムなどのハロゲン化物、たとえばNaI−TlI
−InI等を発光金属として使用したメタルハライ
ドランプでは、電極エミツタ−として酸化トリウ
ム（ThO2）を電極に塗布し、ThO2のエミツシ
ヨン効果により始動性を高める工夫がなされてい
る。しかしながら、スカンジウムのハロゲン化物
を用いたメタルハライドランプの電極にThO2を
塗布して使用すると、 3ThO2＋4ScI3→2Sc2O3＋3ThI4 の反応が発生し、ThO2が消費されるとともに、
ScI3も酸化物（Sc2O3）となつて発光に寄与しな
くなり、高効率で長寿命のランプを指向すること
が不可能となつてしまう。したがつてスカンジウ
ムを発光金属として用いるメタルハライドランプ
は、高効率で長寿命を指向する時ThO2を電極に
塗布して使用できないものであり、ThO2に代つ
て、ScI3と反応しないSc2O3をエミツタとして使
用している。ところがSc2O3は仕事函数が約4eV
程度と高いのでエミツシヨン性能が充分でなく、
始動性の改善には大して効果的でない。このため
電極をタングステンとThO2の混合物、つまりト
リウムタングステンで構成することによりThO2
のScI3との反応を防止しThO2の消費を防止する
などの手段が採用されている。 ところが、ScI3を主成分として発光管内に封入
した場合、高効率を得て光色のばらつきを抑止す
るため、最冷部温度を規制してScI3の蒸発を促す
ことが重要となるから、電極構造としては、単コ
イル、複巻コイルもしくは２重コイル等からなる
電極コイル部と、この電極コイル部から先端が放
電空間側（対向電極側）に向つて突出する電極軸
とで構成し、電極軸の該突出先端にアーク輝点を
発生させるようにしている。このような電極を使
用し、かつScI3を封入したランプで前述のごとき
光束維持率が悪化するのは、次のような現象が生
じることが推察される。すなわち発光管を構成す
る石英（SiO2）とScI3は、 4ScI3＋3SiO2→3SiI4＋2ScO3 を生じる。SiI4が生じると、これは電極先端へ移
行し、これが電極のタングステン（Ｗ）との間
で、ＷとSiの低融点合金を形成し、この合金は低
融点であるゆえアークにより電極先端から飛散し
て発光管管壁に付着し、これが黒化することによ
り可視光を吸収して光束を低下させる。また、上
記ＷとSiの反応および飛散のため、電極先端の形
状が侵蝕変形され、アーク輝点の不安定を招く原
因にもなつている。 〔発明の目的〕 本発明はこのような事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、始動性を低下さ
せることなく黒化現象の防止、つまり光束維持率
を改善したメタルハライドランプを提供しようと
するものである。 〔発明の概要〕 すなわち本発明者等は種々の実験、検討の結
果、電極コイル部に酸化スカンジウム（Sc2O3）
を塗布しておくと、定常点灯中に次第に電極軸の
先端部にSc2O3の薄い膜が形状され、このSc2O3
薄膜がタングステン（Ｗ）とケイ素（Si）との反
応を防止する効果があることを見い出した。しか
しながらこの場合、電極軸のタングステン中に
ThO2が過剰に存在していると上記ＷとSiの反応
を防止する効果がないことを認めた。そこで本発
明者らは、ThO2の含有量を規制すれば電極先端
の変形と発光管の黒化を同時に防止することを見
い出し、このことにより光束維持率の大幅な改善
を可能にすることをつきとめた。 〔発明の実施例〕 以下本発明の一実施例を図面にもとづき説明す
る。 図面はScI3を封入する代表的メタルハライドラ
ンプにつき、ScI3とNaIを封入した400W形ラン
プを示す。石英ガラスからなる発光管１内には一
対の主電極２ａ，２ｂおよび一方の主電極２ａに
近接して始動用補助電極３を設けてある。発光管
１は内径20mmであり、電極間距離を42mmとし、こ
の発光管１内には水銀70mg、アルゴンガスを
50TorrおよびScI3５mg、NaI25mgを封入してあ
る。 補助電極３は始動用補助抵抗４に接続されてい
る。５はパルス発生装置としての点灯管であり、
常閉型バイメタルスイツチ６および限流抵抗７と
ともに直列回路を構成している。この直列回路は
第２図に示される通り、発光管１に対して並列に
接続され、上記補助抵抗４は点灯管５とバイメタ
ルスイツチ６との接続点に接続されている。この
ような点灯始動回路は発光管１とともに外管８内
に収容され、水銀灯用安定器９を通じて電源に接
続されるようになつている。 したがつてこのような始動回路であれば、始動
時にバイメタルスイツチ６が閉じられているの
で、点灯管５には安定器９からの二次電圧が印加
され、この点灯管５が開閉される。点灯管５の作
用によりパルス電圧が発生され、このパルス電圧
は一方の主電極２ａと補助電極３との間にアーク
放電を発生させ、かつ主電極２ａ，２ｂ間のアー
ク放電を生起させる。したがつて点灯がなされる
ものである。 しかして主電極２ａ，２ｂは第３図のように構
成されている。つまり１０はタングステンコイル
からなる電極コイルであり、電極軸１１の囲りに
取り付けられている。電極コイル１０の外表面に
は酸化スカンジウム（ScO3）が塗布されている。
電極軸１１の先端は電極コイル１０から対向電極
に向つて突出されている。なお電極軸１１の線径
は0.7mm、電極コイル１０のコイル素線の径は0.5
mm、電極コイル１０から電極軸１１の突出する量
は2.0mmであり、電極コイル１０は二層コイルを
なしている。電極軸１１はタングステンＷに、酸
化トリウム（ThO2）を0.1〜0.5重量％の割合で
混合した、いわゆるトリウムタングステンによつ
て構成されている。 ところで、上記ThO2の含有量を種々変えて寿
命特性試験を行なつたところ下表のごとき結果を
得た。下表は点灯3000時間後における光束維持率
および電極変形具合を調べたものである。
以上詳述した通り本発明は、発光金属として少
なくともスカンジウムハロゲン化物を封入した発
光管を備えたメタルハライドランプであつて、電
極コイルに酸化スカンジウムを塗布するととも
に、電極軸はタングステン中に0.1ないし0.5重量
％の酸化トリウムを含有し、前記発光管を始動さ
せる始動装置を内蔵したものである。したがつて
このものは、Sc2O3が電極軸先端を覆つてＷとSi
との反応を防止しかつＷの飛散も防止し、加えて
ThO2の含有量を規制したのでThO2とScI3との反
応も防止し、電極の変形を抑止して光束維持率の
向上が可能になる。しかもThO2は少ないながら
もタングステン中に含有させたので、ThO2のエ
ミツシヨン作用が期待できるとともに、発光管を
始動させる始動装置を内蔵させたため、発光管の
始動が良好に行なわれる利点がある。
なくともスカンジウムハロゲン化物を封入した発
光管を備えたメタルハライドランプであつて、電
極コイルに酸化スカンジウムを塗布するととも
に、電極軸はタングステン中に0.1ないし0.5重量
％の酸化トリウムを含有し、前記発光管を始動さ
せる始動装置を内蔵したものである。したがつて
このものは、Sc2O3が電極軸先端を覆つてＷとSi
との反応を防止しかつＷの飛散も防止し、加えて
ThO2の含有量を規制したのでThO2とScI3との反
応も防止し、電極の変形を抑止して光束維持率の
向上が可能になる。しかもThO2は少ないながら
もタングステン中に含有させたので、ThO2のエ
ミツシヨン作用が期待できるとともに、発光管を
始動させる始動装置を内蔵させたため、発光管の
始動が良好に行なわれる利点がある。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図はメタ
ルハライドランプの構成図、第２図はその回路
図、第３図は電極の構成図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃは
電極の変形状態を説明する図、第５図Ａ，Ｂは電
圧波形特性図である。 １……発光管、２ａ，２ｂ……主電極、８……
外管、１０……電極コイル、１１……電極軸。
ルハライドランプの構成図、第２図はその回路
図、第３図は電極の構成図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃは
電極の変形状態を説明する図、第５図Ａ，Ｂは電
圧波形特性図である。 １……発光管、２ａ，２ｂ……主電極、８……
外管、１０……電極コイル、１１……電極軸。
Claims (1)
- １ 電極を備えた透光性容器内に、水銀と始動用
希ガスおよび少なくともスカンジウムハロゲン化
物を封入した発光管を備えたメタルハライドラン
プであつて、電極は電極コイルおよびこの電極コ
イルから放電空間側に向けて突出する電極軸から
なり、少なくとも上記電極コイルに酸化スカンジ
ウムを塗布するとともに、上記電極軸はタングス
テン中に0.1ないし0.5重量％の酸化トリウムを含
有し、前記発光管を始動させる始動装置を内蔵し
たことを特徴とするメタルハライドランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3904182A JPS58157047A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | メタルハライドランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3904182A JPS58157047A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | メタルハライドランプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58157047A JPS58157047A (ja) | 1983-09-19 |
| JPH05815B2 true JPH05815B2 (ja) | 1993-01-06 |
Family
ID=12542034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3904182A Granted JPS58157047A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | メタルハライドランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58157047A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4896288B2 (ja) * | 2000-04-20 | 2012-03-14 | 株式会社東芝 | 電子放出用電極とその製造方法、およびそれを用いた放電灯 |
| CN1235260C (zh) | 2001-03-30 | 2006-01-04 | 松下电器产业株式会社 | 汽车前灯用金属卤化物灯 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5641671A (en) * | 1979-09-11 | 1981-04-18 | Matsushita Electronics Corp | Metal-halide lamp |
| JPS5725664A (en) * | 1980-07-22 | 1982-02-10 | Mitsubishi Electric Corp | Electrode for electric-discharge lamp |
-
1982
- 1982-03-12 JP JP3904182A patent/JPS58157047A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5641671A (en) * | 1979-09-11 | 1981-04-18 | Matsushita Electronics Corp | Metal-halide lamp |
| JPS5725664A (en) * | 1980-07-22 | 1982-02-10 | Mitsubishi Electric Corp | Electrode for electric-discharge lamp |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58157047A (ja) | 1983-09-19 |
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